NGV-Geonieuws 141

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2007, jaargang 9 nr. 10

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 851 Aardatmosfeer werd zuurstofrijk door meer vulkanisme op land
  • 852 Overtuigende tekenen van zeer oud leven
  • 853 Trilobieten evolueerden aanvankelijk zeer snel, later nauwelijks
  • 854 Verband gevonden tussen zonnevlekken en regenval in Afrika
  • 855 Massauitsterving op P/T-grens was niet plotseling
  • 856 OrchideeŽn bloeien al zoín 80 miljoen jaar
  • 857 Kust van Libanon kan grote aardbeving verwachten
  • 858 Langdurig ingevroren bacteriŽn repareren beschadigd DNA
  • 859 Nieuw fossiel bos ontdekt in Hongarije
  • 860 Barnsteen bevat ei van kolibrie

    << Vorige uitgave: 140 | Volgende uitgave: 142 >>

851 Aardatmosfeer werd zuurstofrijk door meer vulkanisme op land
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Tot zo'n 2,4 miljard jaar geleden bevatte de aardatmosfeer nauwelijks vrije zuurstof. Het was daardoor voor de toenmalige microorganismen nauwelijks mogelijk om het land te veroveren en om zich in diverse richtingen (inclusief soorten die zuurstof ademden) te evolueren. Dat er nauwelijks of geen vrije zuurstof voorkwam, blijkt uit het feit dat er in 2,7 miljard jaar oude gesteenten biomarkers zijn gevonden (biomarkers zijn koolstofhoudende verbindingen waarvan de verhouding tussen de koolstofisotopen bewijst dat ze van organische herkomst zijn). Het moet, zeker voor een aanzienlijk deel, zijn gegaan om cyanobacteriŽn. Die moeten, net als hun huidige nazaten, bij hun stofwisseling vrije zuurstof hebben uitgescheiden. Die zuurstof moet natuurlijk ergens zijn gebleven, maar onder meer de afwezigheid van geoxideerde bodems bewijst dat er in die tijd nauwelijks zuurstof in de atmosfeer voorkwam. Er moet dus een mechanisme zijn geweest dat de door de cyanobacteriŽn geproduceerde zuurstof weer uit de atmosfeer verwijderde.


De gassen van subaerische vulkanen
(zoals hier op White Island, Nieuw-Zeeland)
zijn minder reducerend dan die van submariene
vulkanen


Deze 2,715 miljard jaar oude stromatoliet
uit AustraliŽ bewijst dat zuurstofpro-
ducerende cyanobacteriŽn al tenminste
200 miljoen jaar bestonden voordat de
zuurstofconcentratie in de atmosfeer
duidelijk steeg


Onderzoekers wijzen er nu op dat de aard van het vulkanisme waarschijnlijk voor de zuurstofloze atmosfeer verantwoordelijk was. Er kwamen namelijk tot zo'n 2,4 miljard jaar geleden bijna geen vulkanen voor op de continentale korst. Wel is duidelijk dat er veel onderzees vulkanisme bestond. De onderzoekers zien een oorzakelijk verband, mede omdat op de grens van het ArcheÔcum en het ProterozoÔcum door een veranderend tektonisch regiem betrekkelijk grote continentale massa's verschenen, waardoor tegelijk ook meer vulkanen op het land actief werden.


Submariene vulkanen kunnen bij langdurige groei
tot boven het zee-oppervlak uitsteken. Illustratie
Zina Deretsky (National Science Foundation).


Vulkanische uitbarsting in de diepzee
(foto NOAA)


Het blijkt dat de gassen die in de atmosfeer terechtkomen verschillen voor subaerische en submariene vulkanen. De eerste leiden namelijk niet tot chemische reacties in de atmosfeer waarbij vrijwel alle zuurstof wordt opgesoupeerd. De aanwezigheid van een voldoende aantal vulkanen op het land was daarom voldoende om de uitwerking van de onderzeese vulkanen op de atmosfeer grotendeels teniet te doen. Zo kon er, toen er eenmaal voldoende vulkanen op de continenten actief waren, genoeg zuurstof in de atmosfeer komen om de evolutie van zuurstofademende microben mogelijk te maken. In de loop der tijd begonnen de vulkanen op het land zelfs zodanig te overheersen dat daardoor een atmosfeer kon ontstaan met een zuurstofgehalte van ruim 20%.

Referenties:
  • Kump, L.R. & Barley, M.E., 2007. Increased subaerial volcanism and the rise of atmospheric oxygen 2.5 billion years ago. Nature 448, p. 1033-1036.
  • Lyons, T.W., 2007. Oxygen=s rise reduced. Nature 448, p. 1005-1006.

Foto's van White Island en de stromatoliet welwillend ter beschikking gesteld door Mark Barley, School of Earth and Geographical Sciences, University of Western Australia, Crawley (AustraliŽ).

852 Overtuigende tekenen van zeer oud leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Boorkernen van 3,24 miljard jaar oude sedimenten in het Pilbara-gebied (West-AustraliŽ) bevatten organisch materiaal dat niet alleen tot de oudste duidelijke tekenen van leven op aarde behoort, maar dat ook het best bewaarde organische materiaal uit de aardgeschiedenis is. Door deze bijzondere omstandigheden kunnen de onderzoekers zelfs met grote mate van waarschijnlijkheid aangeven dat het gaat om materiaal dat afkomstig moet zijn van primitieve kolonies van microorganismen. Bij eerdere studies van de organische restanten van zeer oud leven lieten de toegepaste indirecte analysemethoden niet toe om een interpretatie te geven van de aard van de organismen waarvan het materiaal afkomstig is. In die gevallen kon slechts gegist worden dat het om primitieve microben ging, maar dat kon niet met zekerheid worden vastgesteld. Dat is met het nu onderzochte materiaal wel het geval. De reden is dat er nieuwe, zeer tijdrovende en moeilijke vormen van elektronenmicroscopen zijn toegepast. De combinatie van directe waarneming en de genoemde technieken leverden dit unieke resultaat op.


Ligging van het Pilbara gebied in West-AustraliŽ
met de extreem oude gesteenten


Celvormige structuur met centrale holte


De boormonsters werden verzameld door een promovendus, Lawrie Duck, die zelf ook nauwelijks kon bevatten wat hem overkwam, Hij vertelde dat het een verbazingwekkende ervaring was om Agesteenten in je hand te hebben die sommige van de oudste levensvormen op aarde bevatten. Hij merkte op dat het Pilbara-gebied, waar sommige van de oudste gesteenten op aarde voorkomen (en waaraan ook in vorige artikelen in Geonieuws de nodige aandacht is besteed) extreem goede mogelijkheden bieden om naar zeer oude levensvormen te zoeken omdat daar veel zogeheten 'black smokers' voorkomen in systemen van onderzees actief vulkanisme, samen met 'white smokers' zoals die nu vooral voorkomen aan de randen van lithosfeerschollen. Die onderzeese openingen waaruit heet, mineraalrijk water opstijgt worden momenteel door veel onderzoekers beschouwd als de plaatsen waar het leven op aarde waarschijnlijk is ontstaan (overigens leven er nu in de onmiddellijke nabijheid van deze hete bronnen ook allerlei merkwaardige organismen; zie onder andere Geonieuws 817).


Cellen met mogelijk vroeg stadium van celdeling


Het organisme Methanocaldococcus janaschii,
na opkweken onder de omstandigheden die de
ArcheÔsche organismen ondergingen


Onderzoekleidster Myriam Glikson startte, na de vondst van het bijzondere fossiele materiaal, een vervolgonderzoek waarbij de structuren van de fossiele microorganismen werden vergeleken met de structuren van microben die momenteel in zee leven in milieus die overeenkomen met die uit het ArcheÔcum. Daartoe werden ondermeer ook exemplaren van die huidige microben in het laboratorium opgekweekt onder omstandigheden die de situatie uit het ArcheÔcum nabootsten. Daarbij werd een opvallende gelijkenis gevonden tussen de structuren die overbleven nadat de microben waren afgestorven, en de gevonden fossiele structuren.

Vergelijking met organisch materiaal van gelijke ouderdom uit Zuid-Afrika leverde eveneens een grote gelijkenis op. Dat ondersteunt de opvatting dat de gevonden structuren representatief zijn voor de activiteit van microorganismen in het zeer verre verleden van de aarde.

Referenties:
  • L.J. Duck, M. Glikson, S.D. Golding and R.E. Webb, 2007. Microbial remains and other carbonaceous forms from the 3.24 Ga Sulphur Springs black smoker deposit, Western Australia. Precambrian Research 154, p. 205-220.

Microfoto's welwillend ter beschikking gesteld door Miryam Glikson, Department of Earth Sciences, University of Queensland (AustraliŽ).

853 Trilobieten evolueerden aanvankelijk zeer snel, later nauwelijks
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Al tientallen jaren vermoeden paleontologen dat soorten die bestaan uit individuen die onderling grote variatie vertonen, sneller evolueren dan soorten met weinig variatie. Dat vermoeden kon tot nu toe echter niet worden hard gemaakt. Nu is echter een studie met trilobieten uit het Cambrium uitgevoerd waaruit dat wel overtuigend blijkt. Volgens de onderzoekers verklaart dat ook de grote variatie die bij trilobieten uit het Cambrium wordt gevonden, terwijl die dieren later nauwelijks meer leken te veranderen.





Twee Cambrische trilobieten


Deze bij verzamelaars zeer geliefde fossielgroep, verwant aan de nu nog levende degenkrab (die als een levend fossiel kan worden beschouwd), stierf 251 miljoen jaar geleden uit, op de grens van Perm en Trias. Tot die tijd waren het in grote hoeveelheden voorkomende zeedieren, waarvan ongeveer 17.000 soorten bekend zijn. Deze soorten varieerden van haast microscopisch klein tot enkele decimeters groot; de meeste waren 2-10 cm lang. Hun grote verscheidenheid, in combinatie met hun frequente voorkomen als fossiel, maakt ze zeer geschikt voor vergelijkende studies en voor bestudering van evolutionaire patronen. Voor de nu uitgevoerde studie onderzocht Mark Webster 982 soorten. Zijn studie is uitzonderlijk, omdat bijna alle studies die zich met variatie bezighouden betrekking hebben op de verschillen tussen soorten; de nu uitgevoerde studie betreft echter de variatie aan kenmerken van individuen binnen afzonderlijke soorten.

Trilobieten ontstonden bij de 'Cambrische explosie' (van dieren met harde bestanddelen) op de grens van Precambrium en Cambrium. In korte tijd verscheen toen, nadat er eerder alleen primitieve organismen zoals bacteriŽn en algen hadden geleefd, en nadat gedurende (geologisch) betrekkelijk korte tijd de nog steeds raadselachtige Ediacara-fauna tot ontwikkeling was gekomen (en, naar het zich laat aanzien, ook weer was uitgestorven), een zeer diverse fauna waarbij zich ook in verbazingwekkend korte tijd relatief gecompliceerde organen zoals ogen ontstonden en zich ook ledematen ontwikkelden. De trilobieten vormen op zichzelf al een overtuigend bewijs van deze opmerkelijke ontwikkeling. Het lijkt er bovendien op dat ook soorten een 'hollende evolutie' doormaakten na het maximum van de Cambrische explosie, in de vorm van de ontwikkeling van een grote variŽteit binnen een soort.


Onderzoeker Mark Webster van de Universiteit van Chicago

De uitgevoerde studie is daarom mede van belang voor de speurtocht die nog steeds gaande is naar het hoe en waarom van de Cambrische explosie, een verschijnsel dat sindsdien nooit meer in vergelijkbare mate is opgetreden (al ontstonden er later wel in betrekkelijk korte tijd weer veel nieuwe soorten na massauitstervingen). Om meer over de variaties binnen afzonderlijke soorten te weten te komen richtte Webster zich vooral op kenmerken die snel evolueerden. Dat geldt bijv. voor de kop van de trilobieten, waar dat gebeurde met tal van kenmerken; voorbeelden zijn de verschillende soorten 'versiering', het aantal en de plaats van stekels, en de vorm van de diverse segmenten van de kop. Webster vond dat, generaliserend, zo'n 35% van de door hem onderzochte 982 soorten variatie vertoonde in deze evoluerende karakteristieken. Naar tijd uitgesplitst ligt dat echter verschillend voor trilobietensoorten uit het Vroeg- en Midden-Cambrium is dat meer dan 70%, terwijl het voor latere soorten slechts 13% is. Na het Cambrium trad zelfs nauwelijks variatie binnen een soort meer op.

Voor de afname van de variatie in tijd wijzen paleontologen twee mogelijke oorzaken aan. De eerste is dat er in het begin van het Cambrium nog weinig competitie bestond, waardoor soorten zich minder dan nu hoefden te specialiseren om aan voedsel te komen, en dus een grote 'vrijheid tot variatie' hadden. De tweede hypothese is dat tal van processen op elkaar inspelen bij de ontwikkeling van eitje tot volledig individu. Dat zou aanvankelijk een minder sterke rol gespeeld hebben dan later, waardoor in het begin van het Cambrium individuen zich gedurende hun ontwikkeling verschillend konden gaan manifesteren.

Referenties:
  • Hunt, G., 2007. Variation in early evolution. Science 317, p. 459-460.
  • Webster, M., 2007. A Cambrian peak in morphological variation within trilobite species. Science 317, p. 499-502.

Foto's: University of Chicago, Chicago, Il (Verenigde Staten van Amerika).

854 Verband gevonden tussen zonnevlekken en regenval in Afrika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De cycli die de zonneactiviteit vertoont blijken op aarde gerelateerd aan regenval in Oost-Afrika. Die invloed is zelfs zo sterk dat cycli in de waterstanden van enkele reusachtige meren (o.a. het Tanganyaka-meer, het Victoria-meer en het Naivasha-meer) gerelateerd zijn aan de zonnecycli. Nu dat verband bekend is, lijkt het ook mogelijk om perioden met zware regenval en daaruit voortvloeiende overstromingen te voorspellen. Dat maakt het in principe dan ook weer mogelijk om tijdig maatregelen te treffen tegen de ziektes die in Afrika vaak na overstromingen op grote schaal optreden. Veel epidemieŽn in Afrika ontstaan doordat insecten ziektes overbrengen, en die insecten kunnen zich vooral goed vermenigvuldigen wanneer waterplassen aanwezig zijn.


Zonnevlek. Het beeldje van de aarde dient als 'maatlatí

De perioden van zware regenval zijn echter geen gevolg van de maxima in de zonneactiviteit, want analyses van het voorkomen van zware regenval en zonnemaxima geven aan dat de regenperioden juist ongeveer een jaar vooraf gaan aan de maxima van zonneactiviteit. Omdat het verband tussen de regenperioden en de zonnecycli statistisch duidelijk is (zij het dat het verband tussen 1927 en 1968 minder duidelijk was dan daarvoor en daarna), en omdat uitgesloten kan worden dat de zonnecycli een gevolg zijn van regenval op aarde, moet worden geconcludeerd dat de cyclische variaties in de zonneactiviteit toch op de een of andere manier de regenval beÔnvloeden.


Ondergaande zon boven het Tanganyaka-meer, een van de meren waarvan de waterstand samenhangt met de zonneactiviteit

Over de precieze oorzakelijke relatie bestaat vooralsnog weinig duidelijkheid, maar er zijn inmiddels al wel enkele hypotheses over ontwikkeld. Een van de door de onderzoekers opgestelde hypotheses is dat de grotere hoeveelheid zonneenergie die de aarde bereikt bij toename van de zonneactiviteit ervoor zorgt - al voordat het maximum van de zonneactiviteit is bereikt - dat zowel het land als het oppervlaktewater in de oceanen wordt opgewarmd; daardoor zou er meer water verdampen, wat dan weer moet leiden tot meer regenval. Een andere hypothese is dat en grotere hoeveelheid zonnewarmte bijdraagt aan het ontstaan van de fameuze El NiŮoís (die inderdaad ook een - zij het wat minder duidelijk - cyclisch patroon vertonen), waarvan bekend is dat die de regenval in oost-Afrika verhogen. Ook als een van deze beide hypotheses juist zou zijn (of wanneer beide effecten een rol zouden spelen), is het achterliggende mechanisme echter nog niet duidelijk. Waarom komt de heftige regenval bijvoorbeeld niet ook voor in het jaar van (en mogelijk ook in het jaar na) de maximale zonneactiviteit? En waarom geldt dat speciaal voor Oost-Afrika?

Ondanks deze vragen is het herkennen van het verband een stap vooruit. De cyclus van de zonnevlekken duurt ca. 11 jaar, en het komende maximum wordt verwacht voor 2011-2012. Dat zou betekenen dat er een grote kans is dat in Oost-Afrika omstreeks 2010-2011 weer een periode van heftige regenval zal optreden, met alle mogelijke gevolgen van dien. Medische voorzieningen zouden daar nu tijdig op afgestemd kunnen worden.

Referenties:
  • Stager, J.C., Ruzmaikin, A., Conway, D., Verburg, P. & Mason, P.J., 2007. Sunspots, El NiŮo, and the levels of Lake Victoria, East Africa. Journal of Geophysical Research 112, D15106. doi:10.1029/2006JD008362.

Foto van het Tanganyaka-meer welwillend ter beschikking gesteld door Curt Stager, Natural Sciences Division, Paul Smithís College, Paul Smith, NY (Verenigde Staten van Amerika).

855 Massauitsterving op P/T-grens was niet plotseling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De grens tussen Perm en Trias wordt altijd beschouwd als het moment van de grootste (en plotselinge) massauitsterving, waarbij ongeveer 95% van alle soorten mariene organismen van de aardbodem verdwenen. Een van de groepen die tot dan toe het zeeleven min of meer had gedomineerd, bestond uit de brachiopoden. Die speelden na de P/T-grens geen rol van enige betekenis meer. Hun rol werd overgenomen door de mollusken, die zich in zeer korte tijd tot de overheersende groep wisten te ontwikkelen.


De schelp Leptodesma (herkomst Hydra, Griekenland), die in het hele Perm voorkomt maar vooral in het Laat-Perm zeer talrijk is

Het bovenstaande beeld lijkt aan herziening toe. Onderzoekers hebben namelijk aangetoond dat de plotselinge opkomst van de mollusken niet direct na de P/T-grens begon, maar al achtmiljoen jaar eerder. Omdat die opkomst ten koste van de brachiopoden ging, betekent dit ook dat de brachiopoden niet plotseling (op de P/T-grens) verdwenen, maar dat hun snelle verval al miljoenen jaren eerder was begonnen.


Mid-Permische brachiopoden (herkomst Nevada), met vooral Yakovlevia

Dit impliceert op zijn beurt weer dat de P/T-grens niet, zoals eerder werd gedacht, een scherp moment in de biostratigrafische ontwikkeling van de aarde is, en dat er evenmin sprake kan zijn van een plotselinge ramp zoals de inslag van een groot hemellichaam. Veel eerder ligt het volgens de onderzoekers voor de hand dat de P/T-grens beschouwd moet worden als de culminatie van een langdurige wereldwijde milieucrisis die steeds ernstiger vormen aannam, totdat een of andere drempelwaarde werd gepasseerd waarbij ook het merendeel van de toen nog overlevende taxa het loodje legde.


Massauitstervingen, met een uitschieter op de P/T-grens

Het meest voor de hand ligt, volgens de onderzoekers, dat het circulatiepatroon in de oceanen veranderde. Het is bekend dat het Perm, dat ongeveer 50 miljoen jaar duurde, een geleidelijk stijgende temperatuur kende. Daardoor zouden de zeestromen langzamer kunnen gaan stromen, waardoor ook minder zuurstof in het zeewater werd opgenomen. Dat is op zichzelf al reden genoeg voor een steeds ernstiger worden crisis. Daar kwam op het eind van het Perm een sterk verhoogde vulkanische activiteit bij, en bovendien raakten alle grote landmassaís geconcentreerd in ťťn supercontinent (Gondwanaland) temidden van ťťn oceaan, waardoor de verscheidenheid aan milieus sterk afnam, wat in het algemeen geldt als een oorzaak van evolutionaire verarming. Die combinatie van factoren kan net de druppel zijn geweest die de emmer van de milieucrisis deed overlopen.


Reconstructie (Universiteit van Michigan) van een rif uit het Perm

Mollusken lijken in het algemeen beter bestand tegen ongunstige veranderingen in het milieu dan bijv. brachiopoden. Ze werden daardoor minder getroffen dan de brachiopoden en konden zich ten koste van hun Ďconcurrentení uitbreiden. De overname van de macht door de mollusken kon worden gereconstrueerd door analyse van meer dan 33.000 Permische gesilificeerde fossielen uit kalksteenblokken die gedurende vier jaar waren verzameld in China, Griekenland, Thailand en de Amerikaanse staten Texas en Nevada. De kalksteenblokken werden in zoutzuur opgelost, waardoor de gesilificeerde fossielen vrijkwamen. De meeste fossielen waren slechts 4-8 mm groot. Ook kleine fossielen kunnen echter, zo blijkt opnieuw, grote waarde hebben.

Referenties:
  • Clapham, M.E. & Bottjer, D.J., 2007. Prolonged Permian-Triasic ecological crisis recorded by molluscan dominance in Late Permian offshore asem,blages., Proceedings of the Academy of Sciences of the United States 104, p. 12971-12975.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Matthew Clapman, Department of Earth Sciences, University of Southern California, Los Angeles, CA (Verenigde Staten van Amerika).

856 OrchideeŽn bloeien al zoín 80 miljoen jaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Al sinds Darwin zijn biologen gefascineerd door orchideeŽn. De belangrijkste reden bestaat uit hun spectaculaire aanpassingen die bedoeld zijn om bevruchting te bevorderen via door insecten overgebrachte pollen. Mede daardoor is deze grootste plantenfamilie (met 20.000 tot 30.000 soorten!) het meest divers. Uiteraard is het interessant te weten hoe deze diversiteit tot stand is gekomen. Tot nu toe waren er echter geen fossiele resten van orchideeŽn bekend. Bij afwezigheid van fossiele gegevens hebben biologen sterk uiteenlopende ideeŽn over het ontstaan en de evolutie van de orchideeŽn ontwikkeld. Zo is het ontstaan van deze familie (op basis van hypotheses) gedateerd op tijdstippen die variŽren van 112 tot 26 miljoen jaar geleden. Degenen die een geringe ouderdom toekennen, wijzen altijd op het gebrek aan fossiele resten (hoe langer een taxon bestaat, hoe meer kans er immers is dat er fossielen worden gevormd, en hoe meer fossielen er zijn, hoe groter ook de kans dat er enkele worden gevonden); ook argumenteren ze dat de specialistische bloemen een scala van verontwikkelde insecten vereisen die voor de bestuiving kunnen zorgen. Degenen die een hoge ouderdom aan de orchideeŽnfamilie toeschrijven wijzen op de evolutionaire gelijkenis met de asperges (die een oude familie vormen), en op hun wijdverbreide voorkomen.


Het stukje barnsteen met de bij met orchideeŽnpollen


De bij Proplebeia dominicana die duidelijk pollen
(van de orchidee Meliorchis caribea) op zijn rug meevoert


Onderzoekers van Harvard hebben nu dit dispuut kunnen beslechten: de orchideeŽn bestaan zeker al 76-84 miljoen jaar. Dat blijkt uit een stukje barnsteen van 15-20 miljoen jaar oud (Mioceen). In dat stukje barnsteen zit een bij opgesloten (die een nieuw geslacht - en dus ook een nieuwe soort - vertegenwoordigt) die door de onderzoekers Proplebeia dominicana is genoemd (de soortnaam is gekozen omdat het stukje barnsteen in 2000 door een particuliere verzamelaar in de Dominicaanse Republiek werd gevonden). De 'nieuweí oude bij is natuurlijk op zich al interessant, maar nog veel interessanter is dat hij op zijn rug talrijke stuifmeelkorrels meedraagt. Die stuifmeelkorrels zijn duidelijk herkenbaar als afkomstig van een orchidee (die uiteraard ook een nieuw geslacht en nieuwe soort vertegenwoordigt, en die door de onderzoekers Meliorchis caribea is gedoopt). De in de barnsteen gevonden stuifmeelkorrels bewijzen dus al direct dat de orchideeŽn een minimale ouderdom hebben die gelijk is aan die van de barnsteen (15-20 miljoen jaar).


De orchidee Ligeophila sp. (Amazonegebied),
die de naaste nog levende verwant is van de orchidee
waarvan de pollen in het stukje barnsteen zijn aangetroffen
(foto Gustavo Romero)


Onderzoeker Santiago Ramirez


Maar dat was nog niet alles: met behulp van de zogeheten moleculaire klok schatten de onderzoekers de ouderdom van de belangrijkste groepen moderne orchideeŽn. Daaruit kwam tot vrijwel ieders verrassing naar voren dat de meest recente gezamenlijke voorouder van alle bestaande orchideeŽn zoín 84-76 miljoen jaar geleden moet hebben geleefd. Tevens bleek dat sommige nog bestaande taxa binnen de orchideeŽn, inclusief het bekende en hooggewaardeerde geslacht Vanilla, al vroeg in de evolutie van de orchideeŽn moeten zijn ontstaan. Dat is opzichzelf alweer een nieuw raadsel, want Vanilla komt in alle tropische gebieden van de wereld voor, terwijl de continenten al zoín 100 miljoen jaar geleden begonnen op te splitsen in hun tropische gebieden. Dat impliceert dus dat de tropische gebieden ook nadat er een zee tussen was gekomen, een significante onderlinge biologische uitwisseling hadden.

Referenties:
  • Ramirez, S.R., Gravendeel, B., Singer, R.B., Marshall, Ch.R. & Pierce, N.E., 2007. Dating the origin of the Orchidaceae from a fossil orchid with its pollinator. Nature 448, p. 1042-1045.

Fotoís welwillend ter beschikking gesteld door Santiago Ramirz, Museum of Comparative Zoology, Harvard University, Cambridge, MA (Verenigde Staten van Amerika).

857 Kust van Libanon kan grote aardbeving verwachten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

Het klassieke PhoeniciŽ - min of meer overeenkomend met het huidige Libanon - werd op 9 juli 551 zwaar getroffen. Een zware aardbeving (op basis van de daarmee samenhangende opheffingen wordt de kracht van de beving op 7,5 geschat) en een daarmee samenhangende tsunami vernietigden vrijwel het gehele kustgebied over een afstand van zoín 180 km, vanaf de stad Tripoli in het noorden, via het toenmalige Berytus (het huidige Beiroet) tot aan de toenmalige stad Tyrus in het zuiden. Alleen al in Berytus kwamen zoín 30.000 mensen om het leven. Plaatselijk stortte de zeebodem 1,5-3 m in, waardoor een enorme tsunami ontstond. Overigens ging de beving gepaard met opheffing van grote delen van de kust, waardoor die plaatselijk 1,5-3 km breder werd: schepen in die zone vielen droog, en tal van vergane schepen werden zichtbaar. Anderzijds werd het toenmalige Tripoli juist door de zee verzwolgen.

Aardbevingen komen veel voor in Libanon; ze zijn meestal het gevolg van breukactiviteit onder de Middellandse Zee, waar ze resulteren uit de botsing tussen de zich noordwaarts bewegende Afrikaanse lithosfeerschol en Europa. De breuken zelf zijn vaak niet te traceren, omdat de desbetreffende gesteenten onder het water van de Middellandse Zee verborgen zitten. En de kust loopt snel af: slechts zoín acht kilometer voor de kust van Libanon is de zee al zoín 1500 m diep.


De Beequaa-vallei, met op de achtergrond de Libanon-Berg, die ontstaan is door veelvuldige opheffingen

De breuk die de aardbeving van 551 veroorzaakte, werd verondersteld voor de kust van Libanon aanwezig te zijn, en daarom voerde een internationaal team daar een geofysisch onderzoek uit met behulp van radiogolven. Het bleek een gelukkige greep, want uit de teruggekaatste golven konden ze een 3-D beeld reconstrueren, en daaruit bleek dat ze de breuk die verantwoordelijk was voor de ramp van 551 inderdaad 'te pakkení hadden. De breuk uit zich onder water in de vorm van een duidelijke, getrapte rug (d.w.z.: de rug bestaat uit evenwijdig lopende plateaus), evenwijdig aan de kust van Libanon: een gevolg van de opschuivingen die de beweging van de Afrikaanse plaat veroorzaakt. De breuk is door deze duidelijke morfologische expressie over ruim 100 km onder zee te volgen. Duidelijk is ook dat eerdere aan deze breuk gerelateerde bewegingen hebben geleid tot de Libanon-berg; de breuk wordt daarom wel de Libanon-berg-breuk genoemd.


Opgraving van Berytus (het huidige Beiroet), dat door de aardbeving van 551 werd verwoest

De relatie tussen de onderzeese opschuivingen en de aardbeving van 551 konden de onderzoekers natuurlijk niet afleiden uit het geofysisch beeld. Dat konden ze echter wel door de gevonden breukstructuur mede aan de hand van gegevens op het vaste land te interpreteren. Daarbij vonden ze dat, iedere keer dat de breuk weer een nieuwe fase van opschuiving meemaakte, de bodem voor de kust zoín drie meter werd opgeheven. Wanneer een eerder onderwater opgeheven plateau daardoor ondiep genoeg werd, vestigden zich daar mollusken. Die verdwenen echter weer bij de volgende opheffingsfase, omdat het plateau dat ze hadden gekoloniseerd boven water ging uitsteken. Door de mollusken van de successievelijke terrassen te dateren, konden de onderzoekers vaststellen wanneer een nieuwe opschuiving had plaatsgevonden.

In totaal moeten er de laatste 6000-7000 jaar tenminste vier aardbevingen zijn geweest met een kracht zoals die van 551. Dat suggereert dat er gemiddelde tussenpozen waren van 1500-1750 jaar. Omdat de laatste aardbeving in 551 plaatsvond, stellen de onderzoekers dat de kans daarom groot is dat de kust van Libanon binnen enkele tientallen tot enkele honderden jaren waarschijnlijk weer door een vernietigende aardbeving zal worden getroffen. De onderzoekers roepen de autoriteiten op - juist vanwege het feit dat 70% van de bevolking van Lbanon leeft in de kustzone, waar ook de snelwegen, de elektriciteitscentrales, de vliegvelden en de economische centra zijn gesitueerd - om tijdig voorzieningen te treffen: de kust zou versterkt moeten worden en nieuwe gebouwen zouden aardbevingsbestendig moeten worden geconstrueerd.

Referenties:
  • Elias, A., Tapponnier, P., Singh, S.C., King, G.C.P., Briais, A., DaŽron, M., Carton, H., Sursock, A., Jacques, E., Jomaa, R. & Klinger, Y., 2007. Active thrusting offshore Mount Lebanon: source of the tsunamigenic A.D. 551 Beirut-Tripoli earthquake. Geology 35, p. 755-758.

858 Langdurig ingevroren bacteriŽn repareren beschadigd DNA
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Kun je een half miljoen jaar in bevroren toestand doorbrengen en toch in leven blijven? Ja, dat kan. BacteriŽn die uit zulk oud (en nog ouder) ijs zijn geÔsoleerd, blijken (soms) nog in leven; in het laboratorium kan er zelfs een kweek van worden gemaakt, waaruit blijkt dat ze zich ook nog kunnen voortplanten. Hoe die primitieve organismen zo lang onder zulke ongunstige omstandigheden in leven kunnen blijven, is een raadsel. De meest aangehangen hypothese van biologen is dat de microben onder zulke omstandigheden een soort 'winterslaapí beginnen die zo diep is dat hun activiteit (die alleen al nodig is om het lichaam 'draaiendeí te houden) vrijwel nihil is. Ze gebruiken dus praktisch geen energie, waardoor ze het lang - zelfs geologisch lang - kunnen uithouden zonder voedsel.


Het nemen van monsters uit de permafrostbodem van Yukon

Toch is met die hypothese het probleem niet opgelost. Bij ieder levend organisme raakt op den duur namelijk het DNA beschadigd. Bij meer complexe organismen is dat lang niet altijd een probleem, want de cellen met beschadigd DNA in de celkern sterven af en worden vervangen door andere cellen, gewoonlijk met het oorspronkelijke DNA. Bovendien hebben vrijwel alle organismen een mechanisme waarmee beschadigd DNA kan worden gerepareerd. Daarom kunnen bijv. ook mensen - ondanks het feit dat er al voor de geboorte cellen afsterven - tientallen jaren in leven blijven, hun functies uitoefenen en zich nog voortplanten. Mannen kunnen dat zelfs vaak tot op zeer hoge leeftijd. En dat kunnen ze ondanks het feit dat het DNA in de kern van veel van hun cellen die betrokken zijn bij de voortplanting in de loop der tijd beschadigd is geraakt. Ze kunnen daarom ook op hoge leeftijd nog hun erfelijke eigenschappen aan de volgende generatie doorgeven.


Enkele van de genomen grondmonsters


Onderzoeker Eske Willerslev


Bij microben ligt dat echter anders. De individuen van veel soorten microben bestaan namelijk slechts uit ťťn cel (met dus maar ťťn celkern), of er is zelfs helemaal geen celkern. Dat impliceert dat het DNA in de cel(kern) - als het beschadigd raakt - niet kan worden vervangen, omdat er geen nieuwe cellen (met oorspronkelijk DNA) worden bijgemaakt. Omdat beschadiging van DNA een proces is dat betrekkelijk gemakkelijk optreedt, hebben ook microben echter een mechanisme waarmee ze beschadigd DNA kunnen repareren. Dat reparatieproces is echter een activiteit die energie kost. Een microbe die zeer lang in diepe 'winterslaapí blijft omdat de omstandigheden geen normale activiteit toestaan, ontplooit volgens de huidige inzichten echter geen energievretende activiteit. Daarom moet worden geconcludeerd dat eencellige organismen na een langdurige periode zoín grote kans hebben op beschadigd DNA dat ze zich niet meer kunnen voortplanten.


IJswiggen zijn karakteristiek voor permafrostgebieden

Toch doen ze dat. BacteriŽn die zijn geÔsoleerd uit ijs van 400.000-600.000 jaar blijken zich toch weer te kunnen vermenigvuldigen. Onderzoekers zijn erin geslaagd om het DNA van deze bacteriŽn (uit de permafrost van de Canadese provincie Yukon) te isoleren, en uit analyse van dat DNA blijkt dat er wel degelijk reparatie van het DNA moet hebben plaatsgevonden. Volgens de onderzoekers betekent dit dat er bacteriŽn zijn die ook over geologisch lange tijden onder ongunstige omstandigheden het mechanisme om DNA te repareren in stand houden. Deze typen zouden een veel grotere kans hebben om langdurig te overleven dan bacteriŽn die zich alleen maar in diepe slaap houden.

Dit zou interessante consequenties kunnen hebben. Zo zou de permafrost wellicht een schatkist kunnen blijken met bacteriŽn die thuishoren in het milieu dat ter plaatse bestond voordat de permafrost zich ontwikkelde. Ook zou het kunnen betekenen dat bacteriŽn die ooit op bijvoorbeeld Mars leefden, zich - ook nadat de planeet voor actieve microben (en complexere organismen) onbewoonbaar werd - in leven hebben kunnen houden.

Referenties:
  • Johnson, S.S., Hebsgaard, M.B., Christensen, T.R., Mastepanov, M., Nielsen, R., Munch, K., Brand, T., Gilbert, M.Th.P., Zuber, M.T., Brunce, M., RÝnn, R., Gilichinsky, D., Froese, D. & Willerslev, E., 2007. Ancient bacteria show evidence of DNA repair. Proceedings of the Academy of Sciences of the United States 104, p. 14401-14405.

Fotoís (van Duana Froese) welwillend ter beschikking gesteld door Eske Willerslev (Institute of Biology, University of Copenhagen, Kopenhagen (Denemarken).

859 Nieuw fossiel bos ontdekt in Hongarije
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

In augustus is in Hongarije een nieuw fossiel bos ontdekt. 'Bos' is misschien een wat groot woord, maar de vondst is niettemin opmerkelijk want het gaat om 16 exemplaren van een moerascypres (Taxodium). Ze werden dicht bij elkaar aangetroffen, merendeels nog in de positie waarin ze groeiden, bij de verwijdering van een diepe zandlaag ten behoeve van de verdere exploitatie van een bruinkoolmijn bij Bukkabrany. De stammen zijn zoín 4-6 m hoog en hebben een omtrek van 1,5-3 m. Hun ouderdom is ongeveer 8 miljoen jaar (Laat-Mioceen).


De groeve met de restanten van 16 exemplaren van Taxodium

In tegenstelling tot het overgrote merendeel van de bekende fossiele bossen, zijn de stammen van de moerascypressen niet versteend, maar bestaan ze nog steeds uit hout (zoals dat meer voorkomt in Miocene bruinkool). Ze kunnen daarom tot in detail worden onderzocht op een wijze die nauwelijks afwijkt van de onderzoeksmethoden voor recent hout, en de veronderstelling is dan ook dat ze heel wat informatie zullen opleveren over het toenmalige klimaat ter plaatse en de milieuomstandigheden. Dat onderzoek zal echter niet in de bruinkoolmijn zelf plaatsvinden, want de verdere exploitatie van het bruinkoolvoorkomen is van aanzienlijk economisch belang voor Hongarije. De stammen zijn daarom - na maatregelen om uitdroging te voorkomen - op 3 september overgebracht naar het Ipolytarnic Natuurbeschermingsgebied, een van de nationale parken van Hongarije. Daar zijn ze vanaf deze maand te bezichtigen voor toeristen.


Detail van twee van de stammen


Een recent exemplaar van Taxodium distichum,
de Florida-cypres


In het Laat-Mioceen bestond het Karpatische Bekken - waarvan het huidige Hongarije deel uitmaakte - uit een meer dat zoín 10 miljoen jaar geleden langzaam begon dicht te slibben. Er ontstond daardoor een moerasgebied, waar een weelderige vegetatie ontstond. Die vormt de oorsprong van de huidige bruinkool. Het gebied verlandde min of meer zoín 8 miljoen jaar geleden, waardoor zich het bos kon ontwikkelen waarvan de 16 Taxodium exemplaren deel uitmaken. Ze vormen als het ware de laatste vegetatie van het moerasgebied, wat verklaart waarom ze direct op de bruinkool voorkomen, maar vervolgens door een zandpakket werden bedekt.

Referenties:
  • Anonymus, 2007. Rare fossilized cypress trees found in Hungary. Reuters Alert, http://www.alertnet.org/thenews/newsdesk/L31887968.htm.

860 Barnsteen bevat ei van kolibrie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Barnsteen levert, vooral omdat er nu op grote schaal naar wordt gezocht, steeds meer opvallende fossielen op. Geonieuws heeft daaraan regelmatig aandacht besteed, en zal dat ook blijven doen. Wellicht dat daardoor Nederlandse amateurgeologen ook worden geprikkeld om barnsteen uit hun collecties ook eens aan een zeer nauwkeurige analyse te onderwerpen.


Het kolibrie-ei in de barnsteen

De Amerikaanse zoŲloog George Poinar, die al meer beschrijvingen van verrassende fossielen in barnsteen op zijn naam heeft staan, heeft nu een ei beschreven dat hij in 30 miljoen jaar oude barnsteen uit de Dominicaanse Republiek heeft gevonden. Het is het eerste ei van een gewerveld dier dat ooit in barnsteen is aangetroffen (er zijn wel eerder eieren van insecten aangetroffen in nog oudere barnsteen). Poinar kreeg het stuk barnsteen van Jim Work, een verzamelaar van (en handelaar in) barnsteen uit Ashland (Oregon), die in de gaten had dat het om een bijzonder insluitsel ging. Het stuk kwam oorspronkelijk uit de La Toca mijn, die in sediment is aangelegd waarin een hoge concentratie barnsteen voorkomt. De genoemde ouderdom van 30 miljoen jaar is daarom geen zekerheid, maar veel gegevens wijzen in een dergelijke richting.

In feite gaat het overigens niet om een ei, maar om een lege eierschaal. De 'punt' ontbreekt, kennelijk doordat het ei is uitgekomen en het jong daar uit het ei is gekropen (er zijn geen tandafdrukken die erop zouden kunnen wijzen dat het ei als voedsel voor een roofdier is gebruikt). De grootste lengte van de nog resterende eierschaal is 7,3 mm (de totale lengte moet oorspronkelijk ca 9 mm geweest zijn), en de maximale breedte 6,2 mm. Omdat het kennelijk om een vogelei ging, schakelde Poinar het gerenommeerde echtpaar Claire en Jean FranÁois Voisin in. Ze zijn experts op vogelgebied, en beiden verbonden aan het Nationaal Museum voor Natuurlijke Historie in Parijs. De Voisins kwamen tot de conclusie dat het, met een grote mate van waarschijnlijkheid, gaat om het ei van een kolibrie. Daarmee zou het het oudst bekende ei zijn van deze vogel die nu alleen in Noord- en Zuid-Amerika voorkomt (maar vier jaar geleden zijn eveneens 30 miljoen jaar oude botjes van een kolibrie gevonden in Duitsland). Dat het nu inderdaad om het ei van een kolibrie gaat kan niet met zekerheid worden vastgesteld, maar de witte eierschaal waaraan wat plantenrestjes zitten vastgekleefd waardoor het ei een gespikkeld uiterlijk vertoont, vertoont zowel qua kleur als qua grootte en vorm een exacte gelijkenis met de eieren van de huidige kolibrieís.

Referenties:
  • Poinar Jr., G., Voisin, C. & Voisin, J.-F., 2007. Bird eggshell in Dominican amber. Palaeontology, doi:10.1111/j.1475-4983.2007.00713.x

Foto welwillend ter beschikking gesteld door George Poinar, Department of Zoology, Oregon State University, Corvallis, OR (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl